城市軌道交通供電系統及電力技術探析

王金永

（科華恒盛股份有限公司，福建 廈門 361000）

一個城市的交通是否可以正常地運行，關鍵在于其供電系統，因為這一系統保證了電能的供應以及傳輸功能的實現，因此整個軌道交通運行的質量以及效率才可以得到保障。隨著城市的不斷發展，軌道交通網絡也逐漸地發達，并且運行的線路也在不斷地增加，這對供電系統的可靠性提出了更高的要求，因此，對于供電系統的結構及電力技術的分析是非常有意義且可以帶來現實價值的。

1 研究背景

直流制以及交流制是城市軌道交通牽引供電系統的供電制式的兩種不同的形式，但是，隨著社會的不斷發展、科學的進步，對這兩種模式也逐漸研究出相結合的模式，命名為雙制式的供電系統，并且對于每個環節的數據采集以及健康系統的設定也逐漸地進行落實，主要功能是可以對于回路電壓電流或者是某個故障存在跳閘的現象進行監視，對于開關的遙控合分進行測試，但是，在研究的過程中也會出現一定的問題，致使導體的連接質量以及是否存在絕緣損壞等問題無法感知檢測。由于城市軌道交通的供電系統是由人工進行定期的巡檢，導致重要的工作環節的工作效率難以有效地提高，并且存在一些巡檢人員自身的業務水平本就不高導致其巡檢的質量也無法得到保證，因此，對于供電系統的運行的優化以及調整一定要高度的重視，避免由于人工巡檢的質量低下導致供電系統無法正常運行。隨著大數據技術的有效提高，在城市軌道交通供電系統中也大量地應用大數據技術，有效地提高了智能運維的工作效率，因此，這項突破也需要得到更多相關單位的重視，從而來保證這種技術可以更好地應用在供電系統的運行過程中，不但要實現其高效的運行 還要將供電系統在運行的過程中存在的問題有效地解決。綜上，對于大數據技術的應用，實現供電系統的優化過程是十分重要的，所以對于大數據技術的應用是否可以提高健康管理以及故障檢測效果至關重要。

2 城市軌道交通交流牽引供電系統概述

牽引電機是列車在運行過程中的主要動力來源，這種電機通常分為兩種，主要是直流牽引電機以及交流牽引電機，在列車實際運行的過程中，對于交流牽引電機的使用數量是最多的，因為這一牽引電機的功率的承受能力遠遠大于直流牽引電機，因為直流牽引電機存在換向環等機械機構，但是，交流牽引電機不存在機械結構，因此，其可以在較高的轉速情況下穩定地工作，所以在軌道交通列車中用交流牽引電機逐漸地取代了直流電機。

單向鏈接是交流牽引供電系統的主要鏈接方式，有兩臺變壓器為其工作，雙繞組單相變壓是其變壓方式，它的結構從外部來看，像一個開口的三角形，電網的兩端存在高低電壓，接地的一端為低壓，電網的接入端為高壓，母線負責鏈接其他的端口，因為終端供電需要進行降壓，因此，加設了降壓系統，但是由于列車需要照明，在需要照明的地方加了偏高一點的電壓，建立了增壓系統，使得電器可以正常地運行。

3 大數據技術

3.1 大數據技術的主要應用

從某種程度上說，數據的有效分析離不開大數據，但是大數據又來源于各種各樣的數據，在這些數據中，可以獲得存在價值的信息。它是這個高科技時代的產物，具有強大的數據處理能力，使得各項數據的有效處理得到保證。并且可以將大數據在供電系統平臺合理地應用起來，將數據的采集、儲存以及處理等各個環節充分地發揮出來，并且可以通過日志的形式將大量的數據進行有效的展示、傳輸以及篩選等功能的實現。

同時，大數據技術的應用在城市軌道交通供電系統可以預測能源消費的發展趨勢，掌握能源消耗的城市軌道交通的發展規律，以便它可以根據實際情況，改進和建立有針對性的節能措施，降低城市軌道交通的能源消耗。此外，通過對供電系統運行中存在的隱患和故障進行大數據分析，可以了解隱患和故障的相似性和關鍵因素，有針對性地消除隱患，預防故障。城市軌道交通運營高峰和低谷兩次，每次都存在一定的差異，所以為了確保安全穩定運行，必須掌握城市軌道交通供電系統，通過數據可以及時地掌握電源的供電系統和相關的各種參數,全面提高電力供應的質量。

3.2 故障預測與健康管理

針對正在建設或者計劃未來建設的城市軌道交通新路線，在建設之前，進行詳細的電能質量評估是非常有必要的，尤其對于其中的重要參數，要在評估后進行準確的記錄，進而為后續進行供電系統設計提供良好的數據支持和理論基礎。而在預測算法上，一般會采用ARIMA時間序列算法對電能質量中的有功功率進行評估，并且根據所得數據與所采集的電能質量穩定指標建立一個算法模型，進而進行更加精準的預測。此外，在城市軌道交通供電系統的實際運行過程中，也會存在不同因素造成的問題，這些問題一旦得不到重視，最終會導致故障的發生，一旦出現故障必然會導致城市軌道的正常供電受到影響。因此，為使存在的問題得到有效地解決，對故障的預測以及健康管理的工作要不斷地落實，保證每個環節的工作得到有效的優化，并且對于遇到的問題要進行全面的分析，對故障的預測以及健康管理工作認真地落實，保證每個工作環節切實得到優化。這就需要計劃長期的監測方案，不但要對電壓、電流、溫度、濕度等關鍵的數據進行監測，還要根據實際的情況進行壽命模型的建立，牢牢地掌握其使用的壽命，對于老化問題的出現，要及時地進行零件的更換以及維護，避免由于這一問題的出現，導致城市軌道交通的安全穩定運行受到影響。

（1）充分利用大數據對城市軌道交通系統的分析情況，并優化采集方案，合理地將城市軌道交通供電系統的各類數據進行采集、傳輸，儲存到數據庫中，為后期各類數據分析做好準備。而且新技術的應用如智能傳感器的應用，能夠進一步保障數據采集的準確性，使得故障預測與健康管理質量得到全面提升。

（2）在進行狀體監控這一環節展開工作的過程中，首先，要根據城市軌道交通的供電系統進行相關供電方案的合理選擇，并且制定出具有針對性的供電狀態的監控系統，充分地利用智能傳感器技術對電流、電壓以及溫度等進行實時的數據監控，及時高效地把握住供電系統的運行狀態，對于管理工作的順利開展有著非常重要的意義。

（3）各大城市發展速度飛快，城市面積不斷擴張，城市人口也不斷增加，也就給城市交通帶來了巨大的壓力，提供一個更加便捷并且更加快速的交通方式就成為一個迫在眉睫的任務，因此，預測并管理好這些故障是非常重要的。

（4）進行決策輔助一定要根據故障的相關語境信息以及健康的狀態進行數據信息情況的評估，還要依照現實情況制定出供電系統運行維修的關鍵點，這是高效開展管理工作的主要方法，對于經常發生故障的區域，不但要進行故障的維修工作，還要做好事故發生之前的預防工作，以此檢測維護的效率得到有效的提高。

（5）在短時間尺度上進行故障預測與快速診斷、在中時間尺度上進行健康評估與剩余壽命預測、在長時間尺度上進行系統可靠性評估與風險評估，并根據健康狀態制定系統的狀態維修策略，保障軌道交通系統的安全可靠、經濟高效運行。本成果國際領先。本成果適用于新一代信息技術、軌道交通和節能環保領域。

4 結語

綜上所述，在城市化不斷發展的前提下，對各行各業都提出了更高的要求，作為城市軌道交通的重要組成部分之一的供電系統，一定要加強其穩定性，對新技術的融入要不斷地加強，對各個環節要高度重視監控并做好分析工作，保證系統可以安全有效地運行，為人們的出行提供安全可靠的保證。